JP7210926B2 - sound collector - Google Patents
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Description
本発明は、収音の指向性を制御するビームフォーミングにおいて用いられるマイクロホンを含む集音装置、特に、乗り物に搭載される集音装置に関する。 The present invention relates to a sound collector including a microphone used in beamforming for controlling the directivity of collected sound, and particularly to a sound collector mounted on a vehicle.
自動車に搭載される集音装置において、騒音、妨害音に影響されず所望の音声だけを集音する従来技術としてビームフォーミングが知られている(非特許文献1参照)。あらかじめ想定される目的音源方向の感度が一番高くなるようなビームフォーミングを設計し、騒音、妨害音をなるべく拾わない指向性を形成する(図1参照)。このとき、鋭い指向性を形成して、なるべく目的音だけが拾われるようにする。 2. Description of the Related Art Beam forming is known as a conventional technique for collecting only desired sound without being affected by noise or interfering sound in a sound collector mounted on an automobile (see Non-Patent Document 1). Design the beamforming that maximizes the sensitivity in the assumed direction of the target sound source, and form a directivity that minimizes the pickup of noise and interfering sounds (see Fig. 1). At this time, sharp directivity is formed so that only the target sound is picked up as much as possible.
しかしながら、自動車内でビームフォーミングを実施すると、フロントガラスなどで強い反射があり、直接音を拾いにくくなることで、SNRの低下を招く場合がある。 However, when beamforming is performed in an automobile, strong reflection occurs on the windshield and the like, making it difficult to pick up direct sound, which may lead to a decrease in SNR.
本発明は、反射音も活用し、従来よりSN比の高い音声を集音できる集音装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sound collector capable of collecting sound having a higher SN ratio than conventional sound collectors by utilizing reflected sound.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、集音装置は、乗り物に搭載される。集音装置は、乗り物は、搭乗者が着席する座席と、座席に着席した搭乗者が発した音を反射させる反射構造体とを含むものとし、搭乗者が発した音である直接音を集音しやすい位置に配置された第一マイクロホンと、搭乗者が発した音が反射構造体により反射した反射音を集音しやすい位置に配置された第二マイクロホンと、を含む。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a sound collector is mounted on a vehicle. The sound collecting device shall include a seat on which the passenger sits and a reflecting structure for reflecting the sound emitted by the passenger seated on the seat, and collect the direct sound which is the sound emitted by the passenger. and a second microphone arranged at a position to easily collect the sound emitted by the passenger and reflected by the reflecting structure.
上記の課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、集音装置は、乗り物に搭載される。集音装置は、乗り物は、搭乗者が着席する座席と、座席に着席した搭乗者が発した音を反射させる反射構造体とを含むものとし、搭乗者が発した音を強調することを目的とし反射音を対象音として信号処理を行うための音を集音する第三マイクロホンを含み、反射音は搭乗者が発した音が反射構造体に反射して第三マイクロホンに集音された音である。 In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, a sound collector is mounted on a vehicle. The sound collector shall include a seat on which the passenger sits and a reflecting structure for reflecting the sound emitted by the passenger seated on the seat, and the purpose of the sound collector shall be to emphasize the sound emitted by the passenger. Includes a third microphone that collects sound for signal processing with reflected sound as the target sound, and the reflected sound is the sound emitted by the passenger that is reflected by the reflecting structure and collected by the third microphone. be.
本発明によれば、従来よりSN比の高い音声を集音できるという効果を奏する。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to collect sound with a higher SN ratio than conventionally.
以下、本発明の実施形態について、説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、同じ機能を持つ構成部や同じ処理を行うステップには同一の符号を記し、重複説明を省略する。以下の説明において、ベクトルや行列の各要素単位で行われる処理は、特に断りが無い限り、そのベクトルやその行列の全ての要素に対して適用されるものとする。 Embodiments of the present invention will be described below. It should be noted that in the drawings used for the following description, the same reference numerals are given to components having the same functions and steps that perform the same processing, and redundant description will be omitted. In the following description, processing performed for each element of a vector or matrix applies to all elements of the vector or matrix unless otherwise specified.
<第一実施形態のポイント>
本実施形態では、あらかじめ想定される目的音源方向と、目的音源がフロントガラスなどで反射した反射音の方向(以下、反射音到来方向ともいう)の中間程度の方向の感度が一番高くなるようなビームフォーミングを設計する。指向性幅は、直接音と反射音の両方が入る程度に広くする。
<Points of the first embodiment>
In the present embodiment, the sensitivity is maximized in an intermediate direction between the presumed direction of the target sound source and the direction of the reflected sound from the target sound source reflected by the windshield or the like (hereinafter also referred to as the arrival direction of the reflected sound). design a beamforming system. The directivity width should be wide enough to include both direct sound and reflected sound.
自動車のような狭い空間では、マイクロホンとフロントガラス、サイドガラス等の反射構造体が近い場合も起こりうると想定される。自動車のガラスにより反射された反射音は直接音よりも音源から発せられた音の特徴を残している場合があるため、直接音に代えて/若しくは直接音と合わせて、対象音として扱った方がSNRを向することができる場合がある。そのように反射音を扱うことを想定し、マイクロホンアレイについて、直接音若しくは/及び反射音を精度よく集音できる配置・信号処理について工夫を行った点がポイントである。目的音の反射音も拾うことで、よりSNR向上が図れる。なお、対象音とは強調すべき対象の音と言い換えてもよい。 In a narrow space such as an automobile, it is assumed that the microphone may be close to a reflective structure such as a windshield or side glass. Since the reflected sound reflected by the glass of the car may retain the characteristics of the sound emitted from the sound source rather than the direct sound, it is better to treat it as the target sound instead of the direct sound or together with the direct sound. can improve the SNR. Assuming that the reflected sound will be handled in this way, the point is that we devised the placement and signal processing of the microphone array so that the direct sound and/or the reflected sound can be collected with high accuracy. By picking up the reflected sound of the target sound, the SNR can be further improved. Note that the target sound may also be referred to as a target sound to be emphasized.
<第一実施形態>
図2は第一実施形態に係る集音装置の機能ブロック図を、図3はその処理フローを示す。
<First Embodiment>
FIG. 2 is a functional block diagram of the sound collector according to the first embodiment, and FIG. 3 shows its processing flow.
集音装置は、M個のマイクロホン110-mからなるマイクロホンアレー110と、ビームフォーミング部120と、集音方向決定部130、ビームフォーミングフィルタ設計部140とを含む。
The sound collecting device includes a
集音装置は、自動車に搭載される。なお、自動車は、搭乗者が着席する座席と、座席に着席した搭乗者が発した音を反射させる反射構造体とを含むものとする。例えば、反射構造体は、(i)搭乗者が発した音が1回のみ反射してマイクロホンアレー110に集音されるような構造体であってもよいし、(ii)反射構造物により反射された音(反射音)が、搭乗者が発した音を直接集音したもの(直接音)よりも搭乗者が発した音に近い音としてマイクロホンアレー110に集音される場合があるような構造体であってもよいし、(iii)フロントガラス、座席、天井、サイドガラス等からなる構造体であってもよい。
A sound collector is mounted in an automobile. The vehicle includes a seat on which a passenger sits and a reflecting structure that reflects sound emitted by the passenger seated on the seat. For example, the reflecting structure may be (i) a structure that reflects sound emitted by the passenger only once and is collected by the
集音装置は、搭乗者が発した音である直接音と、直接音が反射構造体により反射した反射音とを入力とし、搭乗者が発した音のSN比が高くなるにように収音し、収音信号を出力する。収音信号は、通話や音声操作に用いることができる。なお、「集音」とは「音を集めること」を意味し、「収音」とは「音をマイクで受けて電気信号として収めること」を意味する。 The sound collector receives the direct sound emitted by the passenger and the reflected sound of the direct sound reflected by the reflecting structure, and collects the sound so that the SN ratio of the sound emitted by the passenger is high. and output the picked-up sound signal. The collected sound signal can be used for telephone calls and voice operations. Note that "collecting sound" means "collecting sound", and "collecting sound" means "receiving sound with a microphone and storing it as an electric signal".
集音装置(より詳しく言うと、ビームフォーミング部と、収音方向決定部と、ビームフォーミングフィルタ設計部とからなる構成)は、例えば、中央演算処理装置(CPU: Central Processing Unit)、主記憶装置(RAM: Random Access Memory)などを有する公知又は専用のコンピュータに特別なプログラムが読み込まれて構成された特別な装置である。集音装置は、例えば、中央演算処理装置の制御のもとで各処理を実行する。集音装置に入力されたデータや各処理で得られたデータは、例えば、主記憶装置に格納され、主記憶装置に格納されたデータは必要に応じて中央演算処理装置へ読み出されて他の処理に利用される。集音装置の各処理部は、少なくとも一部が集積回路等のハードウェアによって構成されていてもよい。集音装置が備える各記憶部は、例えば、RAM(Random Access Memory)などの主記憶装置、またはリレーショナルデータベースやキーバリューストアなどのミドルウェアにより構成することができる。ただし、各記憶部は、必ずしも集音装置がその内部に備える必要はなく、ハードディスクや光ディスクもしくはフラッシュメモリ(Flash Memory)のような半導体メモリ素子により構成される補助記憶装置により構成し、集音装置の外部に備える構成としてもよい。 The sound collecting device (more specifically, a configuration consisting of a beam forming unit, a sound collecting direction determining unit, and a beam forming filter design unit) includes, for example, a central processing unit (CPU), a main storage device (RAM: Random Access Memory), etc., is a special device configured by loading a special program into a known or dedicated computer. The sound collecting device, for example, executes each process under the control of the central processing unit. Data input to the sound collector and data obtained in each process are stored, for example, in a main storage device, and the data stored in the main storage device are read out to the central processing unit as necessary and used for other purposes. used to process At least a part of each processing unit of the sound collector may be configured by hardware such as an integrated circuit. Each storage unit included in the sound collector can be configured by, for example, a main storage device such as RAM (Random Access Memory), or middleware such as a relational database or key-value store. However, each storage unit does not necessarily have to be provided inside the sound collector, and is configured by an auxiliary storage device composed of a semiconductor memory device such as a hard disk, an optical disk, or a flash memory. may be provided outside.
以下、各部について説明する。 Each part will be described below.
<M個のマイクロホン110-mからなるマイクロホンアレー110>
M個のマイクロホン110-mからなるマイクロホンアレー110は、搭乗者が発した音である直接音と、搭乗者が発した音が反射構造体により反射した反射音とを電気信号に変換して収音し(S110)、M個のマイクロホン信号xm(t)を出力する。なお、Mは2以上の整数の何れかであり、m=1,2,…,Mである。M個のマイクロホン110-mの内、少なくとも1つのマイクロホン110-aは直接音を集音しやすい位置に配置され、少なくとも1つのマイクロホン110-bは反射音を集音しやすい位置に配置される。a,bはそれぞれ1,2,…,Mの何れかのであり、a≠bである。tは時刻を示すインデックスである。
<
The
<ビームフォーミング部120>
ビームフォーミング部120は、M個のマイクロホン信号xm(t)を入力とし、マイクロホン信号にフィルタを適用し(S120)、フィルタリング後の信号を収音信号y(t)とし、集音装置の出力値として出力する。
<Beam forming
The
本実施形態では、予め、マイクロホンアレーの位置と、搭乗者が発する音の位置(目的音源位置であり、搭乗者が着席する座席位置)とが特定されているため、集音に先立ち、集音方向決定部130でビームを形成する方向(指向性を持つ方向(感度が一番高くなる方向)であり集音方向ともいう)を決定し、ビームフォーミングフィルタ設計部140でフィルタを計算して求めておく。なお、ビームフォーミング技術として遅延和アレーや適応型アレー等が考えられるが、どのようなビームフォーミング技術を用いてもよい(参考文献1)。
(参考文献1)北脇信彦、「ディジタル音声・オーディオ技術 (未来ねっと技術シリーズ)」、電気通信協会、1999年、p.170-182
In this embodiment, since the position of the microphone array and the position of the sound emitted by the passenger (the target sound source position and the seat position where the passenger sits) are specified in advance, The
(Reference 1) Nobuhiko Kitawaki, "Digital Voice/Audio Technology (Future Net Technology Series)", Telecommunications Association, 1999, pp.170-182
また、本実施形態で行う信号処理は、時間領域で行ってもよいし、周波数領域で行ってもよく、利用するビームフォーミング技術に合わせて選択すればよい。周波数領域で信号処理を行う場合には、時間領域の信号xm(t)を入力とし図示しない周波数領域変換部において周波数領域の信号Xmに変換(例えばフーリエ変換等)して用いてもよいし、周波数領域の収音信号Yを図示しない時間領域変換部において時間領域の収音信号y(t)に変換(例えば逆フーリエ変換等)して出力してもよい。 Moreover, the signal processing performed in this embodiment may be performed in the time domain or in the frequency domain, and may be selected according to the beamforming technology to be used. When signal processing is performed in the frequency domain, the signal x m (t) in the time domain may be input and converted (for example, Fourier transform, etc.) into the signal X m in the frequency domain in a frequency domain conversion unit (not shown). Alternatively, the collected sound signal Y in the frequency domain may be converted into a collected sound signal y(t) in the time domain by a time domain converter (not shown) (for example, by inverse Fourier transform) and output.
<集音方向決定部130>
集音方向決定部130は、マイクロホンアレーの位置及び目的音源位置とを入力とし、集音方向を求め、出力する。
<Sound collection
The sound collection
なお、マイクロホンアレーの位置及び目的音源位置は、適切にフィルタが計算できるように適宜設定すればよい。例えば、M個のマイクロホンの位置の中心をマイクロホンアレーの位置とし、平均的な座高の人物が座席に座った場合に想定される搭乗者の口元の位置を目的音源位置とする。 The position of the microphone array and the target sound source position may be appropriately set so that the filter can be calculated appropriately. For example, the center of the positions of M microphones is the position of the microphone array, and the position of the passenger's mouth, which is assumed when a person with an average sitting height sits on the seat, is the target sound source position.
マイクロホンアレーの位置から見た目的音源位置の方向を目的音源方向qともいう(図4参照)。目的音源方向qは、マイクロホンアレーの位置と目的音源位置とから特定することができる。 The direction from the position of the microphone array to the apparent sound source position is also called the target sound source direction q (see FIG. 4). The target sound source direction q can be specified from the position of the microphone array and the target sound source position.
また、反射音の到来方向pは、マイクロホンアレーの位置、目的音源位置並びに反射構造体の位置及び向き等から予め計算しておき、マイクロホンアレーの位置及び目的音源位置から特定することができるものとする。目的音源方向と反射音の到来方向とから以下のように集音方向を決定する。 In addition, the arrival direction p of the reflected sound can be calculated in advance from the position of the microphone array, the target sound source position, the position and direction of the reflecting structure, etc., and can be specified from the microphone array position and the target sound source position. do. The sound collection direction is determined as follows from the direction of the target sound source and the arrival direction of the reflected sound.
例えば、目的音源方向を基準として、集音方向と反射音の到来方向との差分の絶対値が小さくなるように集音方向を変更していき、(i)目的音源方向qに対する感度が所定の値よりも大きく、かつ、(ii)反射音の到来方向pに対する感度が所定の値よりも大きくなる範囲の中で、集音方向を特定する。例えば、集音方向決定部130は、目的音源方向と、反射音の到来方向との中間程度(例えば平均)の方向を集音方向とする。なお、指向性幅を直接音と反射音の両方が入る程度に広くなるようにビームフォーミングフィルタ設計部140において設定する。
For example, with the target sound source direction as a reference, the sound collection direction is changed so that the absolute value of the difference between the sound collection direction and the arrival direction of the reflected sound becomes smaller. value, and (ii) the sound collection direction is specified within a range in which the sensitivity to the arrival direction p of the reflected sound is greater than a predetermined value. For example, the sound collection
図4は本実施形態の集音方向の例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of sound collection directions according to this embodiment.
<ビームフォーミングフィルタ設計部140>
ビームフォーミングフィルタ設計部140は、集音方向と指向性幅とを入力とし、入力された集音方向に指向性を持つ、入力された指向性幅のビームを形成するためのフィルタを生成し、ビームフォーミング部120に出力する。
<Beamforming
The beamforming
<効果>
以上の構成により、従来よりSN比の高い音声を集音できる。例えば、図1に示すように運転席に着席した人物から発せられた声のみを高いSN比で集音することができる。所定の席に着席した人物から発せられた声をノイズとして取り扱うことで所定の席に着席した人物から発せられた声のみを取り除くことが可能であることは言うまでもない。
<effect>
With the configuration described above, it is possible to collect sound with a higher SN ratio than conventionally. For example, as shown in FIG. 1, only the voice uttered by a person sitting in the driver's seat can be collected with a high SN ratio. It goes without saying that it is possible to remove only the voice uttered by the person sitting in the predetermined seat by treating the voice uttered by the person sitting in the predetermined seat as noise.
<変形例>
本実施形態では、集音装置が搭載される乗り物を自動車としているが、他の乗り物であってもよい。要は、搭乗者が発した音がどこから到来するのかをある程度限定できるように搭乗者が着席する座席があり、搭乗者が発した音を反射させる反射構造体を含む乗り物であればよい。例えば、電車や飛行機等でもよい。
<Modification>
In this embodiment, the vehicle on which the sound collector is mounted is an automobile, but other vehicles may be used. The point is that the vehicle should have a seat for the passenger so that it is possible to limit to some extent where the sound emitted by the passenger is coming from, and the vehicle should include a reflecting structure for reflecting the sound emitted by the passenger. For example, it may be a train or an airplane.
本実施形態の例では、前方の反射構造体(例えば自動車のフロントガラス)からの反射音を集音対象としているが、他の反射音、例えば、座席、天井、サイドガラス等を反射構造体とした反射音を用いてもよい。また、本実施形態では、反射音が1つの例を示しているが二つ以上の反射音を集音対象としてもよい。ただし、反射音を多くし過ぎると目的音以外の音も集音してしまいSN比が悪くなる。要は、目的音のSN比を高めるために、目的音の成分を多く含んだ1つ以上の反射音を集音対象とすればよい。 In the example of this embodiment, the reflected sound from the reflective structure in front (for example, the windshield of an automobile) is targeted for sound collection, but other reflected sounds, such as the seat, ceiling, side glass, etc. Reflected sound may be used. Further, in this embodiment, one reflected sound is shown as an example, but two or more reflected sounds may be collected. However, if there are too many reflected sounds, sounds other than the target sound will also be collected, resulting in a poor SN ratio. In short, in order to increase the SN ratio of the target sound, one or more reflected sounds containing many components of the target sound should be collected.
本実施形態では、M個のマイクロホン110-mの内の少なくとも1つのマイクロホンは、直接音と反射音とを処理対象として信号処理を行うための音を集音するが、反射音のみを処理対象として信号処理を行うための音を集音してもよい。この場合、集音方向決定部130は、マイクロホンアレーの位置及び目的音源位置とを入力とし、反射音の到来方向pを集音方向として求め、出力する。図5はこの変形例の集音方向の例を示す図である。反射音が直接音よりも搭乗者が発した音に近い音としてマイクロホンアレー110に集音される場合には、このような構成によってもSN比を高めることができる。
In the present embodiment, at least one microphone among the M microphones 110-m collects sound for performing signal processing on direct sound and reflected sound, but only reflected sound is processed. Sound may be collected for performing signal processing as . In this case, the sound collection
<第二実施形態>
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
<Second embodiment>
The description will focus on the parts that are different from the first embodiment.
本実施形態では、目的音源方向と、反射音の到来方向とを集音方向とする。この場合、2つの集音方向を出力する。 In this embodiment, the direction of the target sound source and the arrival direction of the reflected sound are set as the sound collection directions. In this case, two sound collection directions are output.
図6は第二実施形態に係る集音装置の機能ブロック図を示す。 FIG. 6 shows a functional block diagram of the sound collector according to the second embodiment.
集音装置は、M個のマイクロホン110-mからなるマイクロホンアレー110と、ビームフォーミング部120と、集音方向決定部230-1,230-2と、ビームフォーミングフィルタ設計部240とを含む。
The sound collecting device includes a
<集音方向決定部230-1,230-2>
集音方向決定部230-1は、マイクロホンアレーの位置及び目的音源位置とを入力とし、目的音源方向qを集音方向として求め、出力する。
<Sound collection direction determination units 230-1 and 230-2>
The sound collection direction determination unit 230-1 receives the position of the microphone array and the target sound source position, determines the target sound source direction q as the sound collection direction, and outputs it.
集音方向決定部230-2は、マイクロホンアレーの位置及び目的音源位置とを入力とし、反射音の到来方向pを集音方向として求め、出力する。目的音源方向q及び反射音の到来方向pの求め方は第一実施形態で説明した通りである。
<ビームフォーミングフィルタ設計部240>
集音方向決定部130は、二つの集音方向(目的音源方向qと反射音の到来方向p)を入力とし、2つの集音方向に指向性を持つ、ビームを形成するためのフィルタを生成し、ビームフォーミング部120に出力する。
The sound collection direction determination unit 230-2 receives the position of the microphone array and the target sound source position as input, finds the arrival direction p of the reflected sound as the sound collection direction, and outputs it. The method of obtaining the target sound source direction q and the arrival direction p of the reflected sound is as described in the first embodiment.
<Beamforming
The sound collection
図7は本実施形態の集音方向の例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing an example of sound collection directions according to this embodiment.
<変形例>
本実施形態では、2つの集音方向に指向性を持つ、ビームを形成するためのフィルタを生成しているが、2つの集音方向にそれぞれ指向性を持つ、ビームを形成するための2つフィルタを生成し、ビームフォーミング部120において、マイクロホン信号に2つのフィルタをそれぞれ適用し、2つのフィルタリング後の信号を得、その平均を収音信号として出力してもよい。
<Modification>
In this embodiment, a filter for forming a beam that has directivity in two sound collection directions is generated. Filters may be generated, two filters may be applied to the microphone signals in the
<第三実施形態>
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
<Third Embodiment>
The description will focus on the parts that are different from the first embodiment.
本実施形態では、あらかじめ想定される妨害音源方向の感度が低くなるように、あらかじめ想定される目的音源方向とは異なる方向に指向性の感度が一番高くなるようにビームフォーミングを設計する。 In this embodiment, the beamforming is designed so that the sensitivity to the previously assumed interfering sound source direction is low, and the directivity sensitivity is maximized in a direction different from the previously assumed target sound source direction.
例えば、集音対象の搭乗者とは、異なる搭乗者(集音対象の搭乗者が着席した座席とは異なる座席に着席した搭乗者)が発する音を妨害音とする。 For example, the interfering sound is a sound emitted by a passenger different from the passenger whose sound is to be collected (a passenger sitting in a seat different from the seat in which the passenger whose sound is to be collected sits).
従来は、1列目の座席に着席した搭乗者が発する音を集音するためのマイクロホンアレーと、2列目の座席に着席した搭乗者が発する音を集音するためのマイクロホンアレーとを用意し、それぞれのマイクロホンアレーで1,2列目の座席に着席した搭乗者の方向にビームを形成する(図8参照)。このとき、1列目の座席に着席した搭乗者が発する音を集音するためのマイクロホンアレーにとっては、2列目の座席に着席した搭乗者が発する音が妨害音になり、2列目の座席に着席した搭乗者が発する音を集音するためのマイクロホンアレーにとっては、1列目の座席に着席した搭乗者が発する音が妨害音になる。 Conventionally, a microphone array for collecting sounds emitted by passengers seated in the first row and a microphone array for collecting sounds emitted by passengers seated in the second row were prepared. Then, each microphone array forms a beam in the direction of passengers seated in the first and second rows (see Fig. 8). At this time, for the microphone array that collects the sound emitted by the passengers seated in the first row, the sound emitted by the passengers seated in the second row becomes an interfering sound. For the microphone array that collects the sounds emitted by passengers seated in the seats, the sounds emitted by passengers seated in the first row become interfering sounds.
本実施形態では、妨害音によるSN比の低下を抑えるために、妨害音源方向の感度が低くなるようにビームを形成する。 In this embodiment, the beam is formed so that the sensitivity in the direction of the interfering sound source is low in order to suppress the deterioration of the SN ratio due to the interfering sound.
<集音方向決定部330>
集音方向決定部330は、マイクロホンアレーの位置、目的音源位置及び妨害音源位置を入力とし、集音方向を求め、出力する(図9参照)。妨害音源位置は、例えば、集音対象の搭乗者が着席する座席とは異なる座席に着席すると想定される搭乗者の口元の位置である。
<Sound collection
The sound collection
マイクロホンアレーの位置から見た妨害音源位置の方向を妨害音源方向rともいう。妨害音源方向rは、マイクロホンアレーの位置と妨害音源位置とから特定することができる。 The direction of the source of interference seen from the position of the microphone array is also called the direction of the source of interference r. The interfering sound source direction r can be specified from the position of the microphone array and the interfering sound source position.
集音方向決定部330は、妨害音源方向rの感度が低くなるように、目的音源方向qとは異なる方向を集音方向とする。例えば、目的音源方向qを基準として、集音方向と妨害音源方向rとの差分の絶対値が大きくなるように集音方向を変更していき、(i)目的音源方向qに対する感度が所定の値よりも大きく、かつ、(ii)妨害音源方向rに対する感度が所定の値よりも小さくなる範囲の中で、集音方向を特定する。
The sound collection
図10は本実施形態の集音方向の例を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing an example of sound collection directions according to this embodiment.
<変形例>
本実施形態と第一実施形態とを組合せてもよい。この場合、集音方向決定部330は、マイクロホンアレーの位置、目的音源位置及び妨害音源位置を入力とし、集音方向を求め、出力する(図9参照)。例えば、目的音源方向qを基準として、集音方向と反射音の到来方向pとの差分の絶対値が小さく、かつ、集音方向と妨害音源方向rとの差分の絶対値が大きくなるように集音方向を変更していき、(i)目的音源方向qに対する感度が所定の値よりも大きく、かつ、(ii)反射音の到来方向pに対する感度が所定の値よりも大きく、かつ、(iii)妨害音源方向rに対する感度が所定の値よりも小さくなる範囲の中で、集音方向を特定する。
<Modification>
You may combine this embodiment and 1st embodiment. In this case, the sound collection
<第四実施形態>
第二実施形態と異なる部分を中心に説明する。
<Fourth embodiment>
The description will focus on the parts that are different from the second embodiment.
低周波数帯域は鋭い指向性は作れないので、低周波数域は第一実施形態の手法を用い、高周波数帯域は第二実施形態の手法を用いる。このように、周波数帯域ごとに異なる設計パラメータでビームフォーミングのフィルタ設計をする。 Since sharp directivity cannot be created in the low frequency band, the method of the first embodiment is used for the low frequency band, and the method of the second embodiment is used for the high frequency band. In this way, beamforming filters are designed with different design parameters for each frequency band.
上述の特性を利用するため、本実施形態で行う信号処理は、周波数領域で行う。よって、第一実施形態で説明したように、時間領域の信号xm(t)を入力とし図示しない周波数領域変換部において周波数領域の信号Xmに変換(例えばフーリエ変換等)して用い、周波数領域の収音信号Yを図示しない時間領域変換部において時間領域の収音信号y(t)に変換(例えば逆フーリエ変換等)して出力する。 In order to utilize the above characteristics, the signal processing performed in this embodiment is performed in the frequency domain. Therefore, as described in the first embodiment, the time domain signal x m (t) is input and converted (for example, Fourier transform) into a frequency domain signal X m in a frequency domain conversion unit (not shown). A time domain transform unit (not shown) transforms (for example, inverse Fourier transform) the collected sound signal Y into a collected sound signal y(t) in the time domain, and outputs the collected sound signal y(t).
図11は第四実施形態に係る集音装置の機能ブロック図を示す。 FIG. 11 shows a functional block diagram of a sound collector according to the fourth embodiment.
集音装置は、M個のマイクロホン110-mからなるマイクロホンアレー110と、ビームフォーミング部420と、集音方向決定部130,230-1,230-2と、ビームフォーミングフィルタ設計部440-1,440-2とを含む。
The sound collecting device includes a
<ビームフォーミングフィルタ設計部440-1,440-2>
ビームフォーミングフィルタ設計部440-1は、第一実施形態の方法で決定した集音方向(例えば目的音源方向と反射音の到来方向の中間程度の方向)を入力とし、入力された集音方向に指向性を持つビームを形成するための低周波数帯域用のフィルタを生成し、ビームフォーミング部420に出力する。なお、本実施形態の場合の低周波数帯域に限定しているため、直接音と反射音の両方が入る程度に指向性幅は広くなることが想定されるため、別途指向性幅を入力しなくともよい。
<Beamforming filter design units 440-1 and 440-2>
The beamforming filter design unit 440-1 takes as input the sound collection direction determined by the method of the first embodiment (for example, a direction about halfway between the direction of the target sound source and the arrival direction of the reflected sound), and A low frequency band filter for forming a beam having directivity is generated and output to the
ビームフォーミングフィルタ設計部440-2は、第二実施形態の方法で決定した2つの集音方向(目的音源方向qと反射音の到来方向p)を入力とし、2つの集音方向に指向性を持つ、ビームを形成するための高周波数帯域用のフィルタを生成し、ビームフォーミング部420に出力する。
The beamforming filter design unit 440-2 receives the two sound collection directions (target sound source direction q and reflected sound arrival direction p) determined by the method of the second embodiment, and adjusts the directivity to the two sound collection directions. A high frequency band filter for forming a beam is generated and output to the
<ビームフォーミング部420>
ビームフォーミング部420は、低周波数帯域のマイクロホン信号Xm(ωL)に低周波数帯域用のフィルタを適用し、フィルタリング後の周波数領域の収音信号Y(ωL)を得る。ωLは、低周波数帯域と高周波数帯域とを切り分ける閾値Th以下の周波数番号1,2,…,Thを意味する。
<
The
また、ビームフォーミング部420は、高周波数帯域のマイクロホン信号Xm(ωH)に高周波数帯域用のフィルタを適用し、フィルタリング後の周波数領域の収音信号Y(ωH)を得る。ωHは、閾値Thより大きい周波数番号Th+1,Th+2,…,Ω(Ωは想定される周波数番号の最大値)を意味する。
The
ビームフォーミング部420は、収音信号Y(ωL),Y(ωH)を時間領域の収音信号y(t)に変換し、出力する。
The
<その他の変形例>
本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、上述の各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
<Other Modifications>
The present invention is not limited to the above embodiments and modifications. For example, the various types of processing described above may not only be executed in chronological order according to the description, but may also be executed in parallel or individually according to the processing capacity of the device that executes the processing or as necessary. In addition, appropriate modifications are possible without departing from the gist of the present invention.
<プログラム及び記録媒体>
また、上記の実施形態及び変形例で説明した各装置における各種の処理機能をコンピュータによって実現してもよい。その場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記各装置における各種の処理機能がコンピュータ上で実現される。
<Program and recording medium>
Further, various processing functions in each device described in the above embodiments and modified examples may be realized by a computer. In that case, the processing contents of the functions that each device should have are described by a program. By executing this program on a computer, various processing functions in each of the devices described above are realized on the computer.
この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。 A program describing the contents of this processing can be recorded in a computer-readable recording medium. Any computer-readable recording medium may be used, for example, a magnetic recording device, an optical disk, a magneto-optical recording medium, a semiconductor memory, or the like.
また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したDVD、CD-ROM等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させてもよい。 Also, the distribution of this program is carried out by selling, assigning, lending, etc. portable recording media such as DVDs and CD-ROMs on which the program is recorded. Further, the program may be distributed by storing the program in the storage device of the server computer and transferring the program from the server computer to other computers via the network.
このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶部に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記憶部に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実施形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるASP(Application Service Provider)型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、プログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの(コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等)を含むものとする。 A computer that executes such a program, for example, first stores the program recorded on a portable recording medium or the program transferred from the server computer temporarily in its own storage unit. Then, when executing the process, this computer reads the program stored in its own storage unit and executes the process according to the read program. Also, as another embodiment of this program, the computer may directly read the program from a portable recording medium and execute processing according to the program. Furthermore, each time the program is transferred from the server computer to this computer, the process according to the received program may be sequentially executed. In addition, the above processing is executed by a so-called ASP (Application Service Provider) type service, which does not transfer the program from the server computer to this computer, and realizes the processing function only by the execution instruction and result acquisition. may be The program includes information used for processing by a computer and equivalent to the program (data that is not a direct command to the computer but has the property of prescribing the processing of the computer, etc.).
また、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、各装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。 Further, each device is configured by executing a predetermined program on a computer, but at least a part of these processing contents may be realized by hardware.
Claims (4)
前記乗り物は、搭乗者が着席する座席と、前記座席に着席した搭乗者が発した音を反射
させる反射構造体とを含むものとし、
前記搭乗者が発した音である直接音を集音しやすい位置に配置された第一マイクロホンと、
前記搭乗者が発した音が前記反射構造体により反射した反射音を集音しやすい位置に配置された第二マイクロホンと、を含み、
Mを2以上の整数の何れかとし、前記第一マイクロホン及び前記第二マイクロホンを含むM個のマイクロホンで収音したマイクロホン信号に所定の方向に指向性を持つフィルタを適用し、フィルタリング後の信号を収音信号として得るビームフォーミング部を含み、
前記所定の方向は、(i)目的音源方向と反射音の到来方向との間の方向である、
集音装置。 A sound collector mounted on a vehicle,
The vehicle includes a seat on which a passenger sits and a reflective structure that reflects sound emitted by the passenger seated on the seat,
A first microphone arranged at a position where it is easy to collect the direct sound that is the sound emitted by the passenger;
a second microphone arranged at a position where the sound emitted by the passenger and reflected by the reflecting structure can be easily collected,
A filtered signal obtained by applying a filter having directivity in a predetermined direction to microphone signals picked up by M microphones including the first microphone and the second microphone, where M is an integer of 2 or more as a sound pickup signal,
The predetermined direction is (i) a direction between the target sound source direction and the arrival direction of the reflected sound,
Sound collecting device.
前記乗り物は、搭乗者が着席する座席と、前記座席に着席した搭乗者が発した音を反射
させる反射構造体とを含むものとし、
前記搭乗者が発した音である直接音を集音しやすい位置に配置された第一マイクロホンと、
前記搭乗者が発した音が前記反射構造体により反射した反射音を集音しやすい位置に配置された第二マイクロホンと、を含み、
Mを2以上の整数の何れかとし、前記第一マイクロホン及び前記第二マイクロホンを含むM個のマイクロホンで収音した低周波数帯域の周波数領域のマイクロホン信号に所定の第一方向に指向性を持つフィルタを適用し、前記M個のマイクロホンで収音した高周波数帯域の周波数領域のマイクロホン信号に所定の第二方向に指向性を持つフィルタを適用し、フィルタリング後の信号を収音信号として得るビームフォーミング部を含み、
前記所定の第一方向は目的音源方向と反射音の到来方向との間の方向であり、前記所定の第二方向は目的音源方向と反射音の到来方向である、
集音装置。 A sound collector mounted on a vehicle,
The vehicle includes a seat on which a passenger sits and a reflective structure that reflects sound emitted by the passenger seated on the seat,
A first microphone arranged at a position where it is easy to collect the direct sound that is the sound emitted by the passenger;
a second microphone arranged at a position where the sound emitted by the passenger and reflected by the reflecting structure can be easily collected,
M is an integer of 2 or more, and the microphone signals in the frequency domain of the low frequency band picked up by the M microphones including the first microphone and the second microphone have directivity in a predetermined first direction. A beam obtained by applying a filter having directivity in a predetermined second direction to microphone signals in the high-frequency band frequency domain picked up by the M microphones, and obtaining the filtered signal as a picked-up signal. including a forming part,
The predetermined first direction is a direction between the target sound source direction and the arrival direction of the reflected sound, and the predetermined second direction is the target sound source direction and the arrival direction of the reflected sound.
Sound collecting device.
前記乗り物は、搭乗者が着席する座席と、前記座席に着席した搭乗者が発した音を反射させる反射構造体とを含むものとし、
前記搭乗者が発した音を強調することを目的とし反射音を対象音として信号処理を行うための音を集音する第三マイクロホンを含み、
前記反射音は前記搭乗者が発した音が前記反射構造体に反射して前記第三マイクロホンに集音された音であり、
前記第三マイクロホンは、直接音と前記反射音とを対象音として信号処理を行うための音を集音し、
前記直接音は前記搭乗者が発した音が前記第三マイクロホンに直接集音された音であり、
Mを2以上の整数の何れかとし、前記第三マイクロホンを含むM個のマイクロホンで収音したマイクロホン信号に所定の方向に指向性を持つフィルタを適用し、フィルタリング後の信号を収音信号として得るビームフォーミング部を含み、
前記所定の方向は、
(i)目的音源方向と反射音の到来方向との間の方向である、
集音装置。 A sound collector mounted on a vehicle,
The vehicle includes a seat on which a passenger sits and a reflective structure that reflects sound emitted by the passenger seated on the seat,
A third microphone that collects sound for signal processing with a reflected sound as a target sound for the purpose of emphasizing the sound emitted by the passenger,
The reflected sound is sound emitted by the passenger and reflected by the reflecting structure and collected by the third microphone,
The third microphone collects sound for performing signal processing with the direct sound and the reflected sound as target sounds,
The direct sound is the sound emitted by the passenger and collected directly by the third microphone,
A filter having directivity in a predetermined direction is applied to microphone signals picked up by M microphones including the third microphone, where M is an integer greater than or equal to 2, and the filtered signal is used as the picked-up signal. including a beamforming unit that obtains
The predetermined direction is
(i) the direction between the direction of the target sound source and the arrival direction of the reflected sound;
Sound collecting device.
前記乗り物は、搭乗者が着席する座席と、前記座席に着席した搭乗者が発した音を反射させる反射構造体とを含むものとし、
前記搭乗者が発した音を強調することを目的とし反射音を対象音として信号処理を行うための音を集音する第三マイクロホンを含み、
前記反射音は前記搭乗者が発した音が前記反射構造体に反射して前記第三マイクロホンに集音された音であり、
前記第三マイクロホンは、直接音と前記反射音とを対象音として信号処理を行うための音を集音し、
前記直接音は前記搭乗者が発した音が前記第三マイクロホンに直接集音された音であり、
Mを2以上の整数の何れかとし、前記第三マイクロホンを含むM個のマイクロホンで収音した低周波数帯域の周波数領域のマイクロホン信号に所定の第一方向に指向性を持つフィルタを適用し、前記M個のマイクロホンで収音した高周波数帯域の周波数領域のマイクロホン信号に所定の第二方向に指向性を持つフィルタを適用し、フィルタリング後の信号を収音信号として得るビームフォーミング部を含み、
前記所定の第一方向は目的音源方向と反射音の到来方向との間の方向であり、前記所定の第二方向は目的音源方向と反射音の到来方向である、
集音装置。 A sound collector mounted on a vehicle,
The vehicle includes a seat on which a passenger sits and a reflective structure that reflects sound emitted by the passenger seated on the seat,
A third microphone that collects sound for signal processing with a reflected sound as a target sound for the purpose of emphasizing the sound emitted by the passenger,
The reflected sound is sound emitted by the passenger and reflected by the reflecting structure and collected by the third microphone,
The third microphone collects sound for performing signal processing with the direct sound and the reflected sound as target sounds,
The direct sound is the sound emitted by the passenger and collected directly by the third microphone,
Applying a filter having directivity in a predetermined first direction to microphone signals in the frequency domain of a low frequency band picked up by M microphones including the third microphone, where M is an integer equal to or greater than 2; A beam forming unit that applies a filter having directivity in a predetermined second direction to the microphone signals in the high-frequency band frequency domain picked up by the M microphones, and obtains the filtered signal as a picked-up signal,
The predetermined first direction is a direction between the target sound source direction and the arrival direction of the reflected sound, and the predetermined second direction is the target sound source direction and the arrival direction of the reflected sound.
Sound collecting device.
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